2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動定律第3講牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用學(xué)案新人教版

1、第3講牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用考點(diǎn)一應(yīng)用整體法與隔離法處理連接體問題1連接體的類型(1)物體疊放連接體(2)彈簧連接體(3)輕繩(桿)連接體2連接體的運(yùn)動特點(diǎn)(1)輕繩在伸直狀態(tài)下，兩端的連接體沿繩方向的速度總是相等。(2)輕桿平動時，連接體具有相同的平動速度；轉(zhuǎn)動時，連接體具有相同的角速度，而線速度與轉(zhuǎn)動半徑成正比。(3)輕彈簧在發(fā)生形變的過程中，兩端連接體的速度不一定相等；在彈簧形變最大時，兩端連接體的速率相等。3處理連接體問題的方法：整體法、隔離法或“先整體求加速度，后隔離求連接體之間作用力”。例1(2021湖南茶陵月考)a、b兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，由相同的輕質(zhì)彈簧相連。如圖甲所示

2、，當(dāng)用大小為f的恒力沿水平方向拉著a，使a、b一起沿光滑水平桌面做勻加速直線運(yùn)動時，彈簧伸長量為x1；如圖乙所示，當(dāng)用恒力f豎直向上拉著a，使a、b一起向上做勻加速直線運(yùn)動時，彈簧伸長量為x2；如圖丙所示，當(dāng)用恒力f傾斜向上拉著a，使a、b一起沿粗糙斜面向上做勻加速直線運(yùn)動時，彈簧伸長量為x3，如圖所示。則(a)ax1x2x3bx1x3x2c若m1m2，則x1x3x2d若m1m2，則x1v時，可能一直減速，也可能先減速再勻速(2)v0v，返回時速度為v，若v0v，返回時速度為v02傾斜傳送帶模型項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)可能一直加速(2

3、)可能先加速后勻速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能一直勻速(4)可能先以a1加速后以a2加速(5)可能先減速后勻速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先減速后反向加速例3(2020江蘇揚(yáng)州中學(xué)月考)如圖所示為某工廠的貨物傳送裝置，傾斜傳送帶ab(與水平面成37角)與一斜面bc(與水平面成30角)平滑連接，a點(diǎn)到b點(diǎn)的距離x4.5 m，b點(diǎn)到c點(diǎn)的距離l0.6 m，傳送帶運(yùn)行速度恒為v05 m/s，現(xiàn)將一質(zhì)量m0.4 kg的小物體輕輕放于a點(diǎn)，小物體恰好能到達(dá)最高點(diǎn)c點(diǎn)，已知小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)1，求：(g取10 m

4、/s2，sin 370.6，cos 370.8，空氣阻力不計(jì))(1)小物體運(yùn)動到b點(diǎn)時的速度v的大小；(2)小物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(3)小物體從a點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t。解析本題考查傾斜傳送帶模型。(1)設(shè)小物體在斜面上的加速度為a1，運(yùn)動到b點(diǎn)時的速度為v，小物體在斜面上，由牛頓第二定律得mgsin 1mgcos ma1，由運(yùn)動學(xué)公式知0v22a1l，聯(lián)立解得v3 m/s。(2)因?yàn)関v0，所以小物體在傳送帶上一直做勻加速運(yùn)動，設(shè)加速度大小為a2，由牛頓第二定律知mgcos mgsin ma2，又因?yàn)関22a2x，聯(lián)立解得0.875。(3)小物體從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t1，

5、從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)所經(jīng)歷時間t2，聯(lián)立解得小物體從a點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)所經(jīng)歷的時間tt1t23.4 s答案(1)3 m/s(2)0.875(3)3.4 s名師點(diǎn)撥滑塊在傳送帶上運(yùn)動的“六點(diǎn)”注意問題： (1)注意滑塊相對傳送帶的運(yùn)動方向，正確判定摩擦力的方向。(2)在水平傳送帶上，滑塊與傳送帶共速時，滑塊與傳送帶相對靜止做勻速運(yùn)動。(3)在傾斜傳送帶上，滑塊與傳送帶共速時，需比較mgsin 與mgcos 的大小才能確定運(yùn)動情況。(4)注意滑塊與傳送帶運(yùn)動方向相反時，滑塊速度減為零后反向加速返回。(5)注意傳送帶的長度，判定滑塊與傳送帶共速前是否滑出。(6)滑塊在傳送帶上運(yùn)動形成的劃痕長度是滑塊與傳送帶

6、的相對位移。變式訓(xùn)練3(多選)如圖所示，水平傳送帶a、b兩端相距x4 m，以v04 m/s的速度(始終保持不變)順時針運(yùn)轉(zhuǎn)，今將一小煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地輕放至a端，由于煤塊與傳送帶之間有相對滑動，會在傳送帶上留下劃痕。已知煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.4，取重力加速度大小g10 m/s2，則煤塊從a端運(yùn)動到b端的過程中(bd)a煤塊從a端運(yùn)動到b端的時間是2.25 sb煤塊從a端運(yùn)動到b端的時間是1.5 sc劃痕長度是0.5 md劃痕長度是2 m解析根據(jù)牛頓第二定律，煤塊的加速度a4 m/s2，煤塊運(yùn)動到速度與傳送帶速度相等時的時間t11 s，位移大小x1at2 mmg時，b相對a滑動

7、解析本題考查板塊模型中的臨界問題。a、b之間的最大靜摩擦力fmaxmg，b與桌面間的最大靜摩擦力fmax2mgmg，a、b相對桌面一起運(yùn)動，剛好不發(fā)生相對滑動時，由牛頓第二定律，對b有mgmgma0，解得a0g，對整體有f0mg2ma0，解得f0mg，所以若a、b兩個物體始終相對靜止，則水平拉力f不能超過mg，當(dāng)水平拉力fmg時，b相對a滑動，故a正確，d錯誤；當(dāng)水平拉力fmg時，a、b一起加速運(yùn)動，加速度a1g，對a，根據(jù)牛頓第二定律可得ff1ma1，解得a、b間的摩擦力f1mg，故b錯誤；根據(jù)a選項(xiàng)的分析可知，無論水平拉力f為何值，b的加速度不會超過g，故c錯誤。4(2020浙江模擬)如圖

8、(甲)所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶上某位置輕輕放置一滑塊，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，滑塊速度隨時間變化的關(guān)系如圖(乙)所示，v0，t0已知，則(d)a傳送帶一定順時針轉(zhuǎn)動btan c傳送帶的速度大于v0dt0后滑塊的加速度為2gsin 解析若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)滑塊下滑時(mgsinmgcos )，將一直勻加速到底端；當(dāng)滑塊上滑時(mgsin mgcos )，先做勻加速運(yùn)動，在速度與傳送帶速度相等后將做勻速運(yùn)動，兩種情況均不符合題圖(乙)，故傳送帶是逆時針轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)a錯誤；滑塊在0t0時間內(nèi)，所受滑動摩擦力沿傳送帶向下，勻加速下滑，a1gsin gcos ，